Какви са енергийните зони на кремика?

Какви са енергийните зони на кремика?

Определение на кремика

Кремикът е дефиниран като полупроводник с свойства между тези на проводник и изолатор, важен за електрониката.

Кремикът е дефиниран като полупроводник с по-малко свободни електрони от проводника, но повече от изолатора. Тази уникална характеристика прави кремика широко използван в електрониката. Кремикът има два типа енергийни зони: зона на проводимостта и валентна зона. Валентната зона е формирана от енергийни нива с валентни електрони. При абсолютна температура 0oK валентната зона е напълно запълнена с електрони и ток не протича.

Зоната на проводимостта е зона на по-високо енергийно ниво, където се намират свободни електрони, които могат да се движат през твърдото вещество. Тези свободни електрони са отговорни за протичането на ток. Енергийният разстояние между зоната на проводимостта и валентната зона се нарича забранена енергийна зона. Този разстояние определя дали материалът е метал, изолатор или полупроводник.

Размерът на забранената енергийна зона определя дали твърдото вещество е метал, изолатор или полупроводник. Металите нямат такава зона, изолаторите имат голяма зона, а полупроводниците имат умерена зона. Кремикът има забранена зона от 1,2 eV при 300 K.

В кристала на кремика, ковалентните връзки задържат атомите заедно, правейки кремика електрически нейтрален. Когато електрон се отдели от своята ковалентна връзка, той оставя празнина. С увеличаването на температурата, повече електрони скочват в зоната на проводимостта, създавайки повече празнини в валентната зона.

Енергийна диаграма на кремика

Енергийната диаграма на кремика показва енергийните нива на електроните. В интракрен кремик, нивото на Ферми е в средата на енергийната зона. Допирането на интракрен кремик с донорни атоми го прави n-тип, премествайки нивото на Ферми по-близо до зоната на проводимостта. Допирането с акцепторни атоми го прави p-тип, премествайки нивото на Ферми по-близо до валентната зона.

Енергийна диаграма на интракрен кремик

Енергийна диаграма на екстракрен кремик